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第第页【解析】河北省石家庄二中雄安校区安新中学2023-2023学年高二上学期物理期中考试试卷登录二一教育在线组卷平台助您教考全无忧
河北省石家庄二中雄安校区安新中学2023-2023学年高二上学期物理期中考试试卷
一、单选题
1.(2023高二上·安新期中)下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解,其中正确的是()
A.根据电场强度的定义式E=可知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比
B.根据电容的定义式C=可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,与两极板间的电压成反比
C.根据真空中点电荷的电场强度公式E=k可知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关
D.根据电势差的定义式UAB=可知,带电荷量为1C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1J,则A、B两点间的电势差为-1V
【答案】D
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】A.电场强度取决于电场本身,与有无试探电荷和试探电荷的电量无关,所以不能理解成电场中某点的电场强度和试探电荷的电量成反比,A不符合题意;
B.电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量,取决于电容器本身,并不是电容器的电容与所带电荷量成正比,与两极板间的电压成反比,B不符合题意;
C.根据点电荷的场强公式E=k知,Q是场源电荷,所以电场中某点电场强度与场源电荷的电量成正比,与该点到场源电荷距离的平方成反比,C不符合题意;
D.带电荷量为1C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1J,即电场力做功为-1J,根据电势差的定义式UAB=可知,A、B两点间的电势差为-1V,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】电场强度是电场的本身属性,与有没有试探电荷、试探电荷的带电量多少无关;电容器的电容是电容器本身的属性,一般来说一个电容器被制作出来后,它的电容就固定下来了,与它是否通电没有关系。
2.(2023高二上·安新期中)关于静电场,下列结论普遍成立的是()
A.电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方地势低
B.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关
C.在正电荷或负电荷产生的静电场中,场强方向都指向电势降低最快的方向
D.将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功为零
【答案】C
【知识点】电场强度和电场线;电势差、电势、电势能;电场力做功
【解析】【解答】解:A:在正电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势高,离正电荷远,电场强度小,电势低;而在负电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势低,离负电荷远,电场强度小,电势高,A不符合题意.
B:电势差的大小决定于两点间沿电场方向的距离和电场强度,B不符合题意
C:沿电场方向电势降低,而且速度最快,C符合题意
D:电场力做功,只与电荷以及两点间的电势差有关,与两点的场强没有关系.场强为零,电势不一定为零,如从带正电荷的导体球上将正电荷移动到另一带负电荷的导体球上,电场力做正功.D不符合题意
故答案为:C.
【分析】等差等势面密集的地方,电场强度比较大,电场线密集的区域电场强度大,沿电场线方向电势减小,电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增加。
3.(2023高二上·安新期中)如图所示,正电荷q在电场力作用下由P向Q做加速运动,而且加速度越来越大,那么可以断定,它所在的电场是图中哪一个()
A.B.
C.D.
【答案】D
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】P到Q,电场线越来越疏,电场强度越来越小,电荷做加速度减小的加速运动.不符合题意.A不符合题意;电荷在匀强电场中做匀加速直线运动,不符合题意.B不符合题意.P到Q,电场线越来越疏,电场强度越来越小,电荷做加速度减小的加速运动.不符合题意.C不符合题意.P到Q,电场线越来越密,电场强度越来越大,电荷做加速度减大的加速运动.符合题意.D符合题意.
故答案为:D。
【分析】电场线密集的区域电场强度大,电荷受到的电场力就越大,加速度就越大。
4.(2023高一上·香河月考)如图所示,有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上,已知A、B都带正电荷,A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示,则下列说法正确的是()
A.C带正电,且QC<QBB.C带正电,且QC>QB
C.C带负电,且QC<QBD.C带负电,且QC>QB
【答案】C
【知识点】电场及电场力;力的合成
【解析】【解答】因A、B都带正电,所以静电力表现为斥力,即B对A的作用力沿BA的延长线方向,而不论C带正电还是带负电,A和C的作用力方向都必须在AC连线上,由平行四边形定则知,合力必定为两个分力的对角线,所以A和C之间必为引力,且FCA<FBA,所以C带负电,且QC<QB。C符合题意,ABD不符合题意。
故答案为:C
【分析】利用合力方向可以判别C电荷的电性;利用场力在竖直方向的大小可以判别电荷量的大小。
5.(2023高三上·黑龙江期中)两个等量异种点电荷位于x轴上,相对原点对称分布,正确描述电势φ随位置x变化规律的是图()
A.B.
C.D.
【答案】A
【知识点】电势差、电势、电势能
【解析】【解答】解:两个等量异号电荷的电场线如下图,
根据“沿电场线方向电势降低”的原理,从左侧无穷远处向右电势应升高,正电荷所在位置处最高;然后再慢慢减小,O点处电势为零,则O点右侧电势为负,同理到达负电荷时电势最小,经过负电荷后,电势开始升高,直到无穷远处,电势为零;故B、C、D是错误的;A正确.
故选:A.
【分析】本题根据电场线的性质,沿电场线的方向电势降低进行判断即可.
6.(2023高二上·安新期中)一段粗细均匀的导线的横截面积是S,导线内自由电子的电荷量为e,导线单位长度内自由电子数目为n,自由电子做无规则运动的速率为v,单位时间内通过某一横截面的自由电子数为N,则导线中的电流为()
A.neSvB.nevC.ND.Ne
【答案】D
【知识点】电流的概念
【解析】【解答】由题意可知,时间t内流出导线横截面的电荷量q=Net,则由电流的定义可知.由于给出的速度v为无规则运动的速度,不是定向移动的速度,故无法根据微观表达式nqvs求解电流;
故答案为:D
【分析】电流是描述电荷流量的物理量,电流越大,单位时间内流过的电荷量就越多,电流的微观表达式结合电子的密度和流速求解即可。
7.(2023高二上·安新期中)两个用同种材料制成的均匀导体A、B,其质量相同,当它们接入电压相同的电路时,其电流之比IA∶IB=1∶4,则横截面积之比SA∶SB为()
A.1∶2B.2∶1C.1∶4D.4∶1
【答案】C
【知识点】电阻定律
【解析】【解答】当两导体接入电压相同的电路时,电流之比IA:IB=1:4,根据欧姆定律得电阻之比:RA:RB=4:1
两个导体的材料相同,电阻率相同,长度相同,根据电阻定律得到,横截面积之比:.
故答案为:C
【分析】利用欧姆定律求解两个电阻的阻值,再利用电阻定律求解两电阻横截面积的关系。
8.(2023高二上·安新期中)在如图所示的实验装置中,平行板电容器的极板B与一静电计相接,极板A接地.下列操作中可以观察到静电计指针张角变大的是()
A.极板A上移B.极板A右移
C.极板间插入一定厚度的金属片D.极板间插入一云母片
【答案】A
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A.极板A上移,极板正对面积减小,根据电容的决定式,可知电容C减小,电容器的电量Q不变,由电容的定义式,可知板间电势差增大,则指针张角变大.A符合题意.
B.极板A右移,板间距离减小,根据电容的决定式,可知电容C增大,电容器的电量Q不变,由电容的定义式,可知板间电势差减小,则指针张角变小.B不符合题意.
C.极板间插入一定厚度的金属片,相当于板间距离减小,根据电容的决定式,可知电容C增大,电容器的电量Q不变,由电容的定义式,可知板间电势差减小,则指针张角变小.C不符合题意.
D.极板间插人一云母片,根据电容的决定式,可知电容C增大,电容器的电量Q不变,由电容的定义式,可知板间电势差减小,则指针张角变小.D不符合题意.
故答案为:A
【分析】对于电容器动态变化分析问题,关键掌握电容的决定式和电容的定义式,结合进行分析。
9.(2023高二上·安新期中)某同学用一个微安表头量程内阻;电阻箱和电阻箱组装一个多用电表,有电流1mA和电压3V两挡,改装电路如图所示,则、应调到多大阻值
A.,B.,
C.,D.,
【答案】B
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】微安表并联一个小电阻改装成大量程得电流表,串联一个大电阻改装成大量程的电压表。根据改装图所示:当接o、a接线柱时当电流表用,根据并联电路特点得:
代入数据解得:;当接o、b接线柱时当电压表用,根据串联电路得特点得:;解得:B符合题意,ACD不符合题意,
故答案为:B。
【分析】通过并联一个小电阻起分流作用,可以把电流计改装成电流表,利用欧姆定律求解并联电阻的阻值;通过串联一个大电阻起分压作用,可以把电流计改装成电压表,利用欧姆定律求解串联电阻的阻值。
10.(2023高二上·安新期中)在如图所示的电路中,合上开关S后()
A.电流表示数变大,电压表示数变大
B.电流表示数变大,电压表示数变小
C.电流表示数变小,电压表示数变大
D.电流表示数变小,电压表示数变小
【答案】D
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】合上电键S后,外电阻减小,故干路电流增加,电流表读数增大;根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知,路端电压减小,故电压表读数减小,
故答案为:D。
【分析】分析电路结构,两个电阻是并联关系,并联电阻两端的电压都为电源电压,干路电流等于个支路电流之和,结合选项分析求解即可。
11.(2023高二上·衡阳期中)喷墨打印机的简化模型如图所示,重力可忽略的墨汁微滴,经带电室带负电后,以速度v垂直匀强电场飞入极板间,最终打在纸上,则微滴在极板间电场中()
A.向负极板偏转B.电势能逐渐增大
C.运动轨迹是抛物线D.运动轨迹与带电量无关
【答案】C
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】解:A、由于带负电,故向正极板偏转,A错误;
B、由于带负电墨汁微滴做正功,故电势能减少,B错误;
C、由于电子在电场中做类平抛运动,轨迹为抛物线,故C正确;
D、由侧向位移y=at2=2,可知运动轨迹与带电量有关,D错误.
故选:C.
【分析】由电子带负电,在电场中受到的力来确定偏转方向;根据电子做类平抛运动来确定侧向位移,根据电场力做功来确定电势能变化情况.
12.(2023高二上·安新期中)如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图象,其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下面说法不正确的是()
A.阴影部分的面积表示电源的输出功率
B.阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率
C.当满足时,电源的输出功率最大
D.当满足时,电源的效率小于50%
【答案】A
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】AB.阴影部分的面积为路端电压与电流的乘积,为电源的输出功率,B不符合题意,A符合题意;
C.由
当满足α=β时,内外阻相等,输出功率最大,但电源的效率为50%,外阻越大,效率越高,时,即,效率应小于50%,C不符合题意,D不符合题意
故答案为:A
【分析】对于电源的伏安特性曲线来说,图像与纵坐标的交点为电源电压,图像斜率的相反数为电源的内阻,当电源的内阻与外电路的电阻相等时,电路电源的输出功率是最大的,结合选项分析求解即可。
二、多选题
13.(2023高二上·安新期中)如图所示,电场中的的电场线上有ABC三点,现规定B电势为零,一个电量是q=-0.2C的负电荷从电场中的A移到B,电场力做功-0.4J,从B移到C电场力做功-0.2J,由此可知()
A.C点电势为1VB.A点电势为-2V
C.A点电势为2VD.C点电势为-1V
【答案】C,D
【知识点】电势差、电势、电势能
【解析】【解答】AB间的电势差为;BC间的电势差;φB=0,故UAB=φA-φB,解得φA=2V,故UBC=φB-φC,解得φC=-1V,CD符合题意,AB不符合题意;
故答案为:CD。
【分析】求解电场中某一位置的电势,先确定零势能面,利用电荷在该位置与零势能面之间电场力做的功除以电荷量即可。
14.(2023高二上·安新期中)某学生研究串联电路电压特点的实验时,接成如图所示的电路,接通S后,电路中没有电流,他将高内阻的电压表并联在A、C两点间时,电压表读数为U;当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U;当并联在B、C两点间时,电压表读数为零,故障的原因可能是()
A.AB段断路B.BC段断路C.AB段短路D.BC段短路
【答案】A,D
【知识点】电路故障分析
【解析】【解答】A.接通S后,将电压表并联在A、C两点间时电压表读数为U,说明电源没有故障。当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U,当并联在B、C两点间时,电压表的读数为零,说明AB间有断路,A符合题意;
B.因为电路中没有电流,B、C间为定值电阻,根据欧姆定律U=IR可知,B、C间电压就应为零,这时,A点电势与电源的正极电势相等,B点电势与电源的负极电势相等。若B、C间断路,电压表并联在A、B两点间时,读数不应为U,与题设条件不符,B不符合题意。
C.若A、B短路,电压表并联在A、B两点间时,电压表读数应为零,与题设条件不符,C不符合题意。
D.由题知,电压表并联在B、C两点间时,读数为零,可能B、C间短路,D符合题意。
故答案为:AD
【分析】分析电路结构,两个定值电阻是串联关系,结合电流表、电压表示数的变化,分析电路存在的故障即可。
15.(2023高二上·安新期中)如图所示,电源的电动势E=2V,内阻r=2Ω,两个定值电阻阻值均为8Ω,平行板电容器的电容C=3×10-6F,则()
A.开关断开稳定时两极板间的电压4/3V
B.开关断开稳定时电容器的带电荷量4×10-6C
C.开关接通稳定时两极板间的电压生4/3V
D.开关接通稳定时电容器的带电量4×10-6C
【答案】C,D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A.开关S断开时,电流:
电阻R2两端的电压:U=IR2=0.2×8V=1.6V
电容器两极板间的电压等于电阻R2两端的电压:U=1.6VA不符合题意;
B.电容器所带的电荷量:Q=CU=3×10-6×1.6C=4.8×10-6C
B不符合题意;
C.开关接通时,电阻R1和R2并联,
电流:
并联部分的电压:
电容器两极板的电压等于并联部分的电压为,C符合题意;
D.开关接通时电容器所带的电荷量Q′=CU′=3×10-6×C=4×10-6C,D符合题意;
故答案为:CD
【分析】本题考查了含容电路问题,知道电容器两端的电压等于与它并联的支路电压,与电容器串联的电阻相当于导线.
三、填空题
16.(2023高二上·安新期中)如图为一正在测量中的多用电表表盘。
(1)如果是用直流2.5V挡测量电压,则读数为V。
(2)如果是用直流5mA挡测量电流,则读数为mA。
(3)如果是用“×100”挡测量电阻,则读数为Ω。
【答案】(1)1.63
(2)3.26
(3)800
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)[1]用多用电表测直流电压、电流时,需根据第二行刻度读数。所选挡位最小刻度值为0.05V,由于指针指在第32.6个最小刻度处,故所测电压
U=0.05×32.6V=1.63V。(2)[2]用直流5mA挡时最小刻度值为0.1mA,故所测电流
I=0.1×32.6mA=3.26mA。(3)[3]用多用电表测电阻时,需根据第一行刻度读数。由于选用“×100”挡,故所测电阻R=8.0×100Ω=800Ω。
【分析】本题考查基本仪器、仪表的读数能力.仪器、仪表的读数是准确值加估计值,在仪器、仪表的读数中不可靠数字只保留一位,仪器或仪表中不可靠数字出现在哪一位,读数就读到哪一位。
四、实验题
17.(2023高二上·安新期中)有一个小灯泡上标有“4V2W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线。现有下列器材供选用:
A.电压表(0~5V,内阻10kΩ)
B.电压表(0~15V,内阻20kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻0.4Ω)
E.滑动变阻器(10Ω,2A)
F.滑动变阻器(500Ω,1A)
G.学生电源(直流6V)、开关、导线若干
(1)实验时,选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验,请说明理由:。
(2)实验中电压表应选用,电流表应选用,滑动变阻器应选用。(用序号字母表示)
(3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图。
【答案】(1)描绘灯泡的I-U图线所测数据需从零开始,并要多取几组数据
(2)A;D;E
(3)
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(1)在用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线的实验中,电压要从零开始变化,并要多测几组数据,故只能采用滑动变阻器分压接法,所以电路图选用图甲.(2)因灯泡的额定电压为4V,为保证安全选用的电压表量程应稍大于4V,但不能大太多,量程太大则示数不准确;故只能选用0~5V的电压表,
故答案为:A;由P=UI得,灯泡的额定电流
故电流表应选择0~0.6A的量程,
故答案为:D;而由题意要求可知,电压从零开始变化,并要多测几组数据,故只能采用滑动变阻器分压接法,而分压接法中应选总阻值较小的滑动变阻器,
故答案为:E;(3)对照电路图连接实物图,注意电流从电流表电压表正接线柱流入,如图:
【分析】(1)为了能得到比较多的数据,采用分压法;
(2)在量程允许的情况下选择小量程的电表即可;分压滑动变阻器选择小阻值的即可,可以比较灵明的调节电压;
(3)电流表内阻比较大,对电压影响比较大,故采用电流表外接法。
五、解答题
18.(2023高二上·安新期中)一台电风扇,内阻为20Ω,接上220
V电压后,消耗功率66W.求:
(1)电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流强度;
(2)电风扇工作时,转化为机械能的功率和内能的功率,电动机的效率.
【答案】(1)解:由可得电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流强度为:
(2)解:线圈电阻发热功率:
转化为机械能的功率:
电动机的效率:
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】根据功率可以求得电动机的电流的大小;由可以求得转化为内能的功率的大小,再由可以求得转化为机械能的功率;根据求出电动机的效率;
19.(2023高二上·安新期中)如图所示,两块相同的金属板长为L,正对着水平放置,电压U时,一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子,以水平速度从A点射入电场,经过一段时间后从B点射出电场,A、B间的水平距离为L。不计重力影响。求
(1)带电粒子从A点运动到B点经历的时间t;
(2)A、B间竖直方向的距离y;
【答案】(1)解:带电粒子在水平方向做匀速直线运动,从A点运动到B点经历的时间
(2)解:带电粒子在竖直方向做匀加速直线运动
板间场强大小
加速度大小
A、B间竖直方向的距离
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【解析】【分析】(1)带电粒子在板间做类平抛运动,在水平方向做匀速直线运动,根据位移和初速度直接得出粒子运动时间;(2)带电粒子在电场中做类平抛运动,已知两极间的电势差和析间距离可以求得粒子在电场中的受力,粒子在电场方向上做初速度为0的匀加速直线运动,根据加速度大小和时间可以求得电场方向上位移.
20.(2023高二上·安新期中)如图所示,一平行板电容器ABCD倾斜放置,倾角=45°,AB板带负电,板间电场强度为,一质量为m,带电量为+q的小球,从B端正上方处由静止释放,并从B端进入平行板电容器(未接触极板),重力加速度为g,求:
(1)小球到达B端的速度;
(2)小球进入平行板电容器后的加速度;
(3)若小球恰从A端离开电容器,求AB板的长度,(两板间距足够,小球不会打到CD板上)。
【答案】(1)解:小球从B端由静止释放,有
解得
(2)解:将电场力沿竖直、水平方向分解,则有
解得
故小球加速度,方向水平向左
(3)解:小球在电容器间做类平抛运动,设AB板长度为L,若小球恰从A处离开,则
联立解得
【知识点】电场强度和电场线;匀变速直线运动基本公式应用;电场及电场力;牛顿第二定律
【解析】【分析】(1)物体做自由落体运动,利用动能定理求解末速度;
(2)对小球进行受力分析,水平竖直正交分解,在两个方向上利用牛顿第二定律求解加速度;
(3)结合第二问的加速度,利用运动学公式求解位移即可。
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河北省石家庄二中雄安校区安新中学2023-2023学年高二上学期物理期中考试试卷
一、单选题
1.(2023高二上·安新期中)下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解,其中正确的是()
A.根据电场强度的定义式E=可知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比
B.根据电容的定义式C=可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,与两极板间的电压成反比
C.根据真空中点电荷的电场强度公式E=k可知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关
D.根据电势差的定义式UAB=可知,带电荷量为1C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1J,则A、B两点间的电势差为-1V
2.(2023高二上·安新期中)关于静电场,下列结论普遍成立的是()
A.电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方地势低
B.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关
C.在正电荷或负电荷产生的静电场中,场强方向都指向电势降低最快的方向
D.将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功为零
3.(2023高二上·安新期中)如图所示,正电荷q在电场力作用下由P向Q做加速运动,而且加速度越来越大,那么可以断定,它所在的电场是图中哪一个()
A.B.
C.D.
4.(2023高一上·香河月考)如图所示,有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上,已知A、B都带正电荷,A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示,则下列说法正确的是()
A.C带正电,且QC<QBB.C带正电,且QC>QB
C.C带负电,且QC<QBD.C带负电,且QC>QB
5.(2023高三上·黑龙江期中)两个等量异种点电荷位于x轴上,相对原点对称分布,正确描述电势φ随位置x变化规律的是图()
A.B.
C.D.
6.(2023高二上·安新期中)一段粗细均匀的导线的横截面积是S,导线内自由电子的电荷量为e,导线单位长度内自由电子数目为n,自由电子做无规则运动的速率为v,单位时间内通过某一横截面的自由电子数为N,则导线中的电流为()
A.neSvB.nevC.ND.Ne
7.(2023高二上·安新期中)两个用同种材料制成的均匀导体A、B,其质量相同,当它们接入电压相同的电路时,其电流之比IA∶IB=1∶4,则横截面积之比SA∶SB为()
A.1∶2B.2∶1C.1∶4D.4∶1
8.(2023高二上·安新期中)在如图所示的实验装置中,平行板电容器的极板B与一静电计相接,极板A接地.下列操作中可以观察到静电计指针张角变大的是()
A.极板A上移B.极板A右移
C.极板间插入一定厚度的金属片D.极板间插入一云母片
9.(2023高二上·安新期中)某同学用一个微安表头量程内阻;电阻箱和电阻箱组装一个多用电表,有电流1mA和电压3V两挡,改装电路如图所示,则、应调到多大阻值
A.,B.,
C.,D.,
10.(2023高二上·安新期中)在如图所示的电路中,合上开关S后()
A.电流表示数变大,电压表示数变大
B.电流表示数变大,电压表示数变小
C.电流表示数变小,电压表示数变大
D.电流表示数变小,电压表示数变小
11.(2023高二上·衡阳期中)喷墨打印机的简化模型如图所示,重力可忽略的墨汁微滴,经带电室带负电后,以速度v垂直匀强电场飞入极板间,最终打在纸上,则微滴在极板间电场中()
A.向负极板偏转B.电势能逐渐增大
C.运动轨迹是抛物线D.运动轨迹与带电量无关
12.(2023高二上·安新期中)如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图象,其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下面说法不正确的是()
A.阴影部分的面积表示电源的输出功率
B.阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率
C.当满足时,电源的输出功率最大
D.当满足时,电源的效率小于50%
二、多选题
13.(2023高二上·安新期中)如图所示,电场中的的电场线上有ABC三点,现规定B电势为零,一个电量是q=-0.2C的负电荷从电场中的A移到B,电场力做功-0.4J,从B移到C电场力做功-0.2J,由此可知()
A.C点电势为1VB.A点电势为-2V
C.A点电势为2VD.C点电势为-1V
14.(2023高二上·安新期中)某学生研究串联电路电压特点的实验时,接成如图所示的电路,接通S后,电路中没有电流,他将高内阻的电压表并联在A、C两点间时,电压表读数为U;当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U;当并联在B、C两点间时,电压表读数为零,故障的原因可能是()
A.AB段断路B.BC段断路C.AB段短路D.BC段短路
15.(2023高二上·安新期中)如图所示,电源的电动势E=2V,内阻r=2Ω,两个定值电阻阻值均为8Ω,平行板电容器的电容C=3×10-6F,则()
A.开关断开稳定时两极板间的电压4/3V
B.开关断开稳定时电容器的带电荷量4×10-6C
C.开关接通稳定时两极板间的电压生4/3V
D.开关接通稳定时电容器的带电量4×10-6C
三、填空题
16.(2023高二上·安新期中)如图为一正在测量中的多用电表表盘。
(1)如果是用直流2.5V挡测量电压,则读数为V。
(2)如果是用直流5mA挡测量电流,则读数为mA。
(3)如果是用“×100”挡测量电阻,则读数为Ω。
四、实验题
17.(2023高二上·安新期中)有一个小灯泡上标有“4V2W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线。现有下列器材供选用:
A.电压表(0~5V,内阻10kΩ)
B.电压表(0~15V,内阻20kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻0.4Ω)
E.滑动变阻器(10Ω,2A)
F.滑动变阻器(500Ω,1A)
G.学生电源(直流6V)、开关、导线若干
(1)实验时,选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验,请说明理由:。
(2)实验中电压表应选用,电流表应选用,滑动变阻器应选用。(用序号字母表示)
(3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图。
五、解答题
18.(2023高二上·安新期中)一台电风扇,内阻为20Ω,接上220
V电压后,消耗功率66W.求:
(1)电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流强度;
(2)电风扇工作时,转化为机械能的功率和内能的功率,电动机的效率.
19.(2023高二上·安新期中)如图所示,两块相同的金属板长为L,正对着水平放置,电压U时,一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子,以水平速度从A点射入电场,经过一段时间后从B点射出电场,A、B间的水平距离为L。不计重力影响。求
(1)带电粒子从A点运动到B点经历的时间t;
(2)A、B间竖直方向的距离y;
20.(2023高二上·安新期中)如图所示,一平行板电容器ABCD倾斜放置,倾角=45°,AB板带负电,板间电场强度为,一质量为m,带电量为+q的小球,从B端正上方处由静止释放,并从B端进入平行板电容器(未接触极板),重力加速度为g,求:
(1)小球到达B端的速度;
(2)小球进入平行板电容器后的加速度;
(3)若小球恰从A端离开电容器,求AB板的长度,(两板间距足够,小球不会打到CD板上)。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】A.电场强度取决于电场本身,与有无试探电荷和试探电荷的电量无关,所以不能理解成电场中某点的电场强度和试探电荷的电量成反比,A不符合题意;
B.电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量,取决于电容器本身,并不是电容器的电容与所带电荷量成正比,与两极板间的电压成反比,B不符合题意;
C.根据点电荷的场强公式E=k知,Q是场源电荷,所以电场中某点电场强度与场源电荷的电量成正比,与该点到场源电荷距离的平方成反比,C不符合题意;
D.带电荷量为1C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1J,即电场力做功为-1J,根据电势差的定义式UAB=可知,A、B两点间的电势差为-1V,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】电场强度是电场的本身属性,与有没有试探电荷、试探电荷的带电量多少无关;电容器的电容是电容器本身的属性,一般来说一个电容器被制作出来后,它的电容就固定下来了,与它是否通电没有关系。
2.【答案】C
【知识点】电场强度和电场线;电势差、电势、电势能;电场力做功
【解析】【解答】解:A:在正电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势高,离正电荷远,电场强度小,电势低;而在负电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势低,离负电荷远,电场强度小,电势高,A不符合题意.
B:电势差的大小决定于两点间沿电场方向的距离和电场强度,B不符合题意
C:沿电场方向电势降低,而且速度最快,C符合题意
D:电场力做功,只与电荷以及两点间的电势差有关,与两点的场强没有关系.场强为零,电势不一定为零,如从带正电荷的导体球上将正电荷移动到另一带负电荷的导体球上,电场力做正功.D不符合题意
故答案为:C.
【分析】等差等势面密集的地方,电场强度比较大,电场线密集的区域电场强度大,沿电场线方向电势减小,电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增加。
3.【答案】D
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】P到Q,电场线越来越疏,电场强度越来越小,电荷做加速度减小的加速运动.不符合题意.A不符合题意;电荷在匀强电场中做匀加速直线运动,不符合题意.B不符合题意.P到Q,电场线越来越疏,电场强度越来越小,电荷做加速度减小的加速运动.不符合题意.C不符合题意.P到Q,电场线越来越密,电场强度越来越大,电荷做加速度减大的加速运动.符合题意.D符合题意.
故答案为:D。
【分析】电场线密集的区域电场强度大,电荷受到的电场力就越大,加速度就越大。
4.【答案】C
【知识点】电场及电场力;力的合成
【解析】【解答】因A、B都带正电,所以静电力表现为斥力,即B对A的作用力沿BA的延长线方向,而不论C带正电还是带负电,A和C的作用力方向都必须在AC连线上,由平行四边形定则知,合力必定为两个分力的对角线,所以A和C之间必为引力,且FCA<FBA,所以C带负电,且QC<QB。C符合题意,ABD不符合题意。
故答案为:C
【分析】利用合力方向可以判别C电荷的电性;利用场力在竖直方向的大小可以判别电荷量的大小。
5.【答案】A
【知识点】电势差、电势、电势能
【解析】【解答】解:两个等量异号电荷的电场线如下图,
根据“沿电场线方向电势降低”的原理,从左侧无穷远处向右电势应升高,正电荷所在位置处最高;然后再慢慢减小,O点处电势为零,则O点右侧电势为负,同理到达负电荷时电势最小,经过负电荷后,电势开始升高,直到无穷远处,电势为零;故B、C、D是错误的;A正确.
故选:A.
【分析】本题根据电场线的性质,沿电场线的方向电势降低进行判断即可.
6.【答案】D
【知识点】电流的概念
【解析】【解答】由题意可知,时间t内流出导线横截面的电荷量q=Net,则由电流的定义可知.由于给出的速度v为无规则运动的速度,不是定向移动的速度,故无法根据微观表达式nqvs求解电流;
故答案为:D
【分析】电流是描述电荷流量的物理量,电流越大,单位时间内流过的电荷量就越多,电流的微观表达式结合电子的密度和流速求解即可。
7.【答案】C
【知识点】电阻定律
【解析】【解答】当两导体接入电压相同的电路时,电流之比IA:IB=1:4,根据欧姆定律得电阻之比:RA:RB=4:1
两个导体的材料相同,电阻率相同,长度相同,根据电阻定律得到,横截面积之比:.
故答案为:C
【分析】利用欧姆定律求解两个电阻的阻值,再利用电阻定律求解两电阻横截面积的关系。
8.【答案】A
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A.极板A上移,极板正对面积减小,根据电容的决定式,可知电容C减小,电容器的电量Q不变,由电容的定义式,可知板间电势差增大,则指针张角变大.A符合题意.
B.极板A右移,板间距离减小,根据电容的决定式,可知电容C增大,电容器的电量Q不变,由电容的定义式,可知板间电势差减小,则指针张角变小.B不符合题意.
C.极板间插入一定厚度的金属片,相当于板间距离减小,根据电容的决定式,可知电容C增大,电容器的电量Q不变,由电容的定义式,可知板间电势差减小,则指针张角变小.C不符合题意.
D.极板间插人一云母片,根据电容的决定式,可知电容C增大,电容器的电量Q不变,由电容的定义式,可知板间电势差减小,则指针张角变小.D不符合题意.
故答案为:A
【分析】对于电容器动态变化分析问题,关键掌握电容的决定式和电容的定义式,结合进行分析。
9.【答案】B
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】微安表并联一个小电阻改装成大量程得电流表,串联一个大电阻改装成大量程的电压表。根据改装图所示:当接o、a接线柱时当电流表用,根据并联电路特点得:
代入数据解得:;当接o、b接线柱时当电压表用,根据串联电路得特点得:;解得:B符合题意,ACD不符合题意,
故答案为:B。
【分析】通过并联一个小电阻起分流作用,可以把电流计改装成电流表,利用欧姆定律求解并联电阻的阻值;通过串联一个大电阻起分压作用,可以把电流计改装成电压表,利用欧姆定律求解串联电阻的阻值。
10.【答案】D
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】合上电键S后,外电阻减小,故干路电流增加,电流表读数增大;根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知,路端电压减小,故电压表读数减小,
故答案为:D。
【分析】分析电路结构,两个电阻是并联关系,并联电阻两端的电压都为电源电压,干路电流等于个支路电流之和,结合选项分析求解即可。
11.【答案】C
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】解:A、由于带负电,故向正极板偏转,A错误;
B、由于带负电墨汁微滴做正功,故电势能减少,B错误;
C、由于电子在电场中做类平抛运动,轨迹为抛物线,故C正确;
D、由侧向位移y=at2=2,可知运动轨迹与带电量有关,D错误.
故选:C.
【分析】由电子带负电,在电场中受到的力来确定偏转方向;根据电子做类平抛运动来确定侧向位移,根据电场力做功来确定电势能变化情况.
12.【答案】A
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】AB.阴影部分的面积为路端电压与电流的乘积,为电源的输出功率,B不符合题意,A符合题意;
C.由
当满足α=β时,内外阻相等,输出功率最大,但电源的效率为50%,外阻越大,效率越高,时,即,效率应小于50%,C不符合题意,D不符合题意
故答案为:A
【分析】对于电源的伏安特性曲线来说,图像与纵坐标的交点为电源电压,图像斜率的相反数为电源的内阻,当电源的内阻与外电路的电阻相等时,电路电源的输出功率是最大的,结合选项分析求解即可。
13.【答案】C,D
【知识点】电势差、电势、电势能
【解析】【解答】AB间的电势差为;BC间的电势差;φB=0,故UAB=φA-φB,解得φA=2V,故UBC=φB-φC,解得φC=-1V,CD符合题意,AB不符合题意;
故答案为:CD。
【分析】求解电场中某一位置的电势,先确定零势能面,利用电荷在该位置与零势能面之间电场力做的功除以电荷量即可。
14.【答案】A,D
【知识点】电路故障分析
【解析】【解答】A.接通S后,将电压表并联在A、C两点间时电压表读数为U,说明电源没有故障。当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U,当并联在B、C两点间时,电压表的读数为零,说明AB间有断路,A符合题意;
B.因为电路中没有电流,B、C间为定值电阻,根据欧姆定律U=IR可知,B、C间电压就应为零,这时,A点电势与电源的正极电势相等,B点电势与电源的负极电势相等。若B、C间断路,电压表并联在A、B两点间时,读数不应为U,与题设条件不符,B不符合题意。
C.若A、B短路,电压表并联在A、B两点间时,电压表读数应为零,与题设条件不符,C不符合题意。
D.由题知,电压表并联在B、C两点间时,读数为零,可能B、C间短路,D符合题意。
故答案为:AD
【分析】分析电路结构,两个定值电阻是串联关系,结合电流表、电压表示数的变化,分析电路存在的故障即可。
15.【答案】C,D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A.开关S断开时,电流:
电阻R2两端的电压:U=IR2=0.2×8V=1.6V
电容器两极板间的电压等于电阻R2两端的电压:
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